试述高速公路路基路面早期水损害与防治技术

试述高速公路路基路面早期水损害与防治技术

杨阳

杨阳

济宁市公路管理局直属分局

摘要：目前已建成的高等级公路中路基路面的工程病害种类较多，由于排水不良造成路基路面强度及稳定性不足，从而导致路面使用状况恶化和使用寿命降低的工程实例屡见不鲜，因排水不畅而引起路基下沉、路面水损坏及边坡水毁的问题也已成为影响公路正常运营的问题之一。本文笔者根据工作实践经验对高速公路路基路面早期水损害与防治技术进行了分析探讨。

关键词：公路，路基路面，早期水损害，防治技术

1高速公路路基路面早期水损害现状及类型

通过定性调研发现，高速公路路基路面水损害较普遍，类型也较多，总的来说有如下特点：

（1）不同路段水损害程度不同，灾害类型也有差异；

（2）不同车道、不同分幅水损害程度迥异；

（3）道路和桥梁上水损害明显有别；

（4）填挖结合处路面病害更严重；

（5）地质水文情况较差路段水损害更严重。

目前高速公路路基路面早期水损害的破坏形式有以下几种：

（1）网裂在降水过程中，沥青路面上的自由水容易渗入并滞留在表面层和中面层，在大量行车荷载作用下，使路面表面层和中面层内沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落，导致表面产生网裂。

（2）唧浆表面水透过沥青面层存留在基层的顶面，在行车荷载作用下，自由水成为动水，由于动水的冲刷作用，基层表面的粉质部分如水泥、石灰、粉煤灰等变成为稀浆，行车荷载的反复作用导致稀浆通过路面的各种空隙和裂缝被挤出路面，即产生唧浆破坏。唧浆破坏是路基路面水损害最为明显的标志，常发生在雨后或雪融后且基层采用二灰类、水泥类半刚性基层上。

（3）坑洞（槽）在大量快速行车荷载作用下，松散的沥青混凝土若被车轮甩出或被雨水带走，就会在路面产生坑洞。通常坑洞产生后，易从小坑洞发展成大的坑槽。

（4）翻浆在春融时期，土基强度会急剧下降，这时在行车荷载作用下，路面表面会出现不均匀起伏、弹簧或破裂冒浆等翻浆现象，翻浆主要是由于地下水排除不好或水位发生变化导致的。

（5）车辙浸入沥青面层的自由水会减弱沥青和集料的粘聚力和粘附性，同时在行车荷载的作用下，使粗集料碎石表面裹附的沥青膜剥落，导致沥青混凝土的强度逐渐丧失，直至完全松散。在行车轮迹下产生压缩形变和剪切形变，车轮下松散的沥青混凝土被挤向两侧，使轮迹下陷，两侧拥起，形成车辙。

（6）路基沉陷路基处地下水位较高或路面防排水效果不佳，致使路基长期处于浸湿状态，路基土的物理结构和化学性质发生转变。在上部荷载的作用下，路基土颗粒处于运动状态，重新排列变得更加紧密，产生压缩形成路基沉陷，多发生在软土和黄土地区。

2高速公路路基路面水损成因分析

（1）路面沥青混凝土的孔隙率较大国内外的相关研究表明，路面沥青混凝土的孔隙率小于8%时，路面的透水率很小，不容易造成水损害破坏；当路面沥青混凝土的孔隙率大于15%时，水能够在沥青路面孔隙中自由流动，也不易造成水损害破坏，而当路面沥青混凝土的孔隙率在8%～15%时，水即容易渗透进入沥青路面混合料内部，也易在行车荷载作用下产生较大的动水压力，造成沥青混合料的水损害破坏。造成沥青混凝土路面孔隙率较大的原因是多方面的，主要有沥青混合料离析、沥青混合料的温差离析、和压实不足等。

（2）路面结构设计不尽合理完善通过调查发现，部分高速公路路面上面层采用AK-16A结构层，中、下面层采用密实式沥青混凝土，基层为水泥稳定碎石是不透水层。由于AK-16A，其孔隙率较大，易透水，密实式沥青混凝土的孔隙率也达7%～10%，再加上局部分析和压实不足等原因，孔隙率更大，也易透、储水。可见面层面层透下来的水无法继续向下渗流，而横向上又无畅通的排水通道，故局部面层透下来的水只能储于附近的面层与基层接触带。

（3）局部的基层软弱或路基软弱部分高速公路路面基层和底基层为控制强度不同的的水泥稳定碎石，施工时其基层采用摊铺机摊铺，底基层采用平地机结合人工摊铺平整。施工及养生中的不均匀使其局部板结不好或细料集中而开裂严重，从而形成基层和底基层的局部软弱，在行车荷载，特别是超载作用下而产生结构破裂，或由于其下路基局部压实不足等软弱而使其支撑不足，在重载作用下引起底基层及基层结构性破坏，在大气降水下渗形成较严重的翻浆。

3营运高速公路水损害防治及工程应用

通过高速公路路基路面早期水损害现状、类型、成因及机理的调查与研究，课题组对路基路面早期水损害已采取的预防与治理措施进行了效果分析，并在此基础上针对不同类型水损害给予预防和治理措施方面的建议。

3.1早期水损害采取的预防与治理措施效果分析

（1）对出现的松散、坑洞（槽），将其周围的路面沥青结构层切割成规则的形状，清理干净后用热拌沥青混合料人工铺筑碾压密实。

（2）对于拥包、翻浆处，用人工将其附近沥青面层凿除并凿切成规则形状，将基层顶面的水或水灰浆用棉布粘擦干净。若基层有裂缝时先用修补王加热修补后再分层铺筑热拌沥青混合料用小型振动碾碾压密实。

（3）对出现的各种路面裂缝，分别采取了“开槽灌‘路斗士’封缝处理”、“浅层水泥注浆处理”、“HAP综合裂缝处治”、“自粘压缝带处理”等技术。将裂缝内的杂物和尘土清除干净，直接灌入稠度较低的热沥青。

（4）对于地下水较高路段，在垫层与路基之间加一层防水土工布，防止地下水浸入路面结构中。

（5）对特殊土路段路基进行地基处理，如软土路基的夯实，盐泽土路基进行换填。通过调查，上述各项处理措施只要能严格按照预定工艺精心操作，都取得了良好的效果，基本上都达到了预防和治理水损害的目的。只是效率较低，对公路交通的影响时间较长。

3.2不同类型水损害的预防与治理措施的建议

（1）随着高速公路沥青路面的早期水损害越来越普遍，因此国内外预防与治理高速公路沥青路面早期水损害的先进有效措施不断出现。建议国内高速公路继续采取已采用的有效防治措施的基础上，及时掌握信息，继续主动借鉴国内外出现的先进防治沥青路面早期水损害的有效措施。

（2）建议及时掌握路况信息，对于裂缝、松散、坑洞（槽）及翻浆尽早采取有针对性的措施处理，防治大气降水的大量灌入而扩大病害范围及加大病害程度，特别注意面层出现病害而在大量灌水和在重载作用下使基层出现结构性破坏。

（3）对于单独的或比较稀疏的裂缝，继续采用“开槽灌‘路斗士’封缝处理”、“浅层水泥注浆处理”、“HAP综合裂缝处治”、“自粘压缝带处理”、“灌注稠度较低热沥青处理”等措施及时进行处理。

（4）对裂缝密集且由于唧浆而使各裂缝处已形成沉槽的路段，建议用厚2～3cm的改性沥青的“多碎石沥青混凝土SAC-10”或“多碎石沥青玛蹄脂混合料SMA-8”等特殊沥青混凝土罩面，这样既可防止降水下渗，又可改善由于唧浆造成的路面平整度不符合要求的状况。

（5）对透水路段或已出现轻微唧浆、裂纹的路段，应及时采取“预防性养护”措施，减轻或延缓早期水损害现象，延长路面的服务时间。

（6）对于基层已出现结构性破碎或开裂的局部路段，建议将面层凿除后用重夯或强夯，将破碎的水泥稳定碎石基层料夯入软化的路基中，或将已破坏的路面结构及其路床软化土基部分挖除，再重新铺筑基层和沥青混凝土面层。

（7）对于公路两侧边坡出现松动不稳定的路段，建议及时进行边坡加固与排水疏导处理，避免进一步产生边坡崩塌和泥石流。

4结语

通过对已运行高速公路路基路面灾害的现场调研与分析，得出路基路面灾害主要是水损害，灾害形式多为路面裂缝、车辙、路基沉陷与崩塌。文章结合对各种水损害的成因分析，归纳总结出路基路面水损害的灾害机理，为防排水设施的加固与养护提供经验。

参考文献：

[1]沙庆林．高速公路沥青路面的水破坏及其防治措施（上）[J]．国外公路，2000，03：1-4．

[2]沈金安．解决高速公路沥青路面水损害早期损坏的技术途径[J]．公路，2000，05：71-76．